CN102233439A - 车轮车床 - Google Patents
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Abstract
本发明提供车轮车床,能够不使用同步地从正上方下降的验芯部等而以简易的结构使车轮的轮轴中心与主轴中心一致,对车轮的非正上方的车轮圆周上的一点的位置,用例如高度恒定的移动测定部测定处于该高度的外缘距轮轴中心的水平距离,从而自动地计算出恰当的抬起量(升降机必要移动量)并使车轮上升,这样,能够始终将车轮恰当地固定于主轴,能够实现装置的简化等,也能够预计到组装和调整工时的大幅降低。车轮车床具备对抬起车轮(1)的升降机装置(3)的动作进行控制的升降机控制装置(4),该控制装置具备测定车轮的外缘的一点的外缘位置测定部(5)及根据该测定值和已知的尺寸值算出升降机必要移动量(H)的升降机必要移动量运算部(6)。
Description
技术领域
本发明涉及进行例如铁道车辆等的新车轮的成形切削和进行因行驶而磨损或变形的车轮的削正的车轮车床,该车轮车床具备抬起车轮以使轮轴中心与主轴中心对齐的验芯装置。
背景技术
在对车轮进行切削或削正的情况下,例如将在铺设好的轨道上滚动且设于车轮轴的左右的车轮导入,利用升降机装置抬起所述双方的车轮,并借助固定装置将所述双方的车轮固定于主轴进行加工,所述主轴被旋转自如地支承于主轴台,此时,使车轮的轮轴中心与主轴中心(加工中心)一致并用爪将所述车轮卡于主轴或者(利用主轴箱和尾座等)将所述车轮从左右按压于主轴等而将所述车轮固定于主轴。
以往,为了用升降机装置抬起这样的车轮以使轮轴中心与主轴中心一致而具有验芯装置,该验芯装置构成为:例如在从下侧抬起车轮的同时使配置于车轮正上方的验芯部与所述车轮的抬起同步地下降,在该验芯部与车轮的外缘的正上方抵接的位置停止抬起,进而根据车轮的外径尺寸的大小进行微调整,由此,能够自动地使轮轴中心与主轴中心一致。
进一步说明的话,现有的验芯装置构成为以使主轴中心位于升降机装置的抬起部与正上方的验芯部的中间位置的方式横向设置有主轴,升降机装置由构成所述抬起部的两个支承辊以及使这两个支承辊升降的支承辊升降装置构成,并且,升降机装置构成为,当所述两个支承辊与车轮的下部抵接以进行抬起时,与这两个支承辊同步地以与抬起速度相同的速度使所述正上方的验芯部下降,由于主轴中心始终位于这两者的中间点,因此,在验芯部与该抬起的车轮抵接时停止该车轮的抬起的话,即使不知道车轮的准确的外径也能够使轮轴中心与主轴中心始终大致一致。
并且,进而,由于是用两个支承辊将车轮抬起的结构,所以会产生与车轮外径的大小对应的误差,但若对该误差进行修正的话,能够自动地使轮轴中心与主轴中心在误差允许范围内始终一致。
然而,这样的现有的验芯装置能够借助两个支承辊稳定性较好地进行抬起和验芯,然而由于必须将同步下降的验芯部配置于车轮的正上方,因此机构变得复杂,机体的小型化和低成本化存在困难。
此外,由于必须如上所述地使验芯部与升降机装置的升降同步,因此机构变得复杂,各部分的定位和调整需要大量的时间,在实用方面也存在各种问题。
专利文献1:日本特开平8-267302号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种车轮车床,其具备验芯装置,该验芯装置能够不使用同步地从正上方下降的验芯部,以简易的结构使车轮的轮轴中心与主轴中心一致,而且对车轮的非正上方的车轮圆周上的一点的位置,用例如高度恒定的移动测定部测定处于该高度的一个外缘距轮轴中心的水平距离,从而自动地计算出恰当的抬起量(升降机必要移动量)并使车轮上升该升降机必要移动量的话,能够始终自动地使轮轴中心与主轴中心处于一致的高度,并恰当地固定于主轴,因此不存在必须将用于验芯的机构设于正上方的限制,并且能够实现装置的简化、小型化、低成本化等,此外也无需复杂的定位操作和调整操作等,仅以简单的测定操作,例如对非正上方的车轮圆周上的另一点的位置测定就能够算出升降机必要移动量,并且能够预计到组装和调整工时的大幅降低等,实用性极为优异。
参照附图说明本发明的主旨。
第一方面涉及的车轮车床抬起车轮1,以使轮轴中心与主轴2的中心对齐而固定,对车轮1进行切削或者削正,其特征在于,该车轮车床具备:升降机装置3,该升降机装置3抬起所述车轮1;以及升降机控制装置4,该升降机控制装置4使该升降机装置3动作,以使所述车轮1上升升降机必要移动量H,该升降机必要移动量H是所述车轮1的轮轴中心移动到与所述主轴2的中心一致的高度的移动量,该升降机控制装置4具备:外缘位置测定部5,该外缘位置测定部5测定所述车轮1的外缘的一点;以及升降机必要移动量运算部6,该升降机必要移动量运算部6根据该外缘位置测定部5的测定值和用于计算出所述车轮1的外径或所述车轮1的轮轴中心的高度所需的已知的尺寸值来计算所述升降机必要移动量H。
此外,第二方面涉及的车轮车床的特征在于,在第一方面涉及的车轮车床中,所述外缘位置测定部5由测定装置构成,该测定装置检测所述车轮1的非正上方的侧部外缘的一个测定位置的高度b和该测定位置距所述车轮1的轮轴中心的水平距离a。
此外,第三方面涉及的车轮车床的特征在于,在第二方面涉及的车轮车床中,所述升降机控制装置4构成为:所述外缘位置测定部5设置成相对于基准位置以预定高度b水平移动自如,通过由该外缘位置测定部5检测所述车轮1的非正上方的所述预定高度b的车轮圆周上的一点,从而测定该测定位置在所处高度b上与所述轮轴中心相距的水平距离a,将该高度b和水平距离a这双方的值作为所述测定值,或者将所述一方的高度b作为所述已知的尺寸值并将所述另一方的水平距离a作为所述测定值而输出到所述升降机必要移动量运算部6来算出所述升降机必要移动量H。
此外,第四方面涉及的车轮车床的特征在于,在第一方面至第三方面中的任一方面的车轮车床中,所述升降机装置3由支承所述车轮1的两个支承辊7和使所述支承辊7上升而将所述车轮1抬起的支承辊升降装置8构成,并且构成为利用所述升降机控制装置4控制该支承辊升降装置8,通过使所述支承辊7上升来使所述车轮1上升所述升降机必要移动量H,该升降机必要移动量H由所述升降机控制装置4的所述升降机必要移动量运算部6计算出来。
此外,第五方面涉及的车轮车床的特征在于,在第四方面涉及的车轮车床中,所述升降机必要移动量运算部6构成为:将所述升降机装置3的所述两个支承辊7的轴间距离2d和所述支承辊7的半径c、所述主轴2的中心的高度h、或者还有所述外缘位置测定部5的测定位置的高度b和该测定位置距所述轮轴中心的水平距离a中任一方的值作为所述已知的尺寸值,并将所述测定位置的高度b和该测定位置距所述轮轴中心的水平距离a这双方或者任一方作为外缘位置测定部5的测定值,通过所述运算式根据该已知的尺寸值和测定值计算所述升降机必要移动量H。
通过如上所述地构成,本发明的车轮车床具备验芯装置,该验芯装置能够不使用同步地从正上方下降的验芯部,以简易的结构使车轮的轮轴中心与主轴中心一致,而且对车轮的非正上方的车轮圆周上的一点的位置,用例如高度恒定的移动测定部测定处于该高度的一个外缘距轮轴中心的水平距离,从而自动地计算出恰当的抬起量(升降机必要移动量)并使车轮上升该升降机必要移动量的话,能够始终自动地使轮轴中心与主轴中心处于一致的高度,并恰当地固定于主轴,因此不存在必须将用于验芯的机构设于正上方的限制,并且能够实现装置的简化、小型化、低成本化等,此外也无需复杂的定位操作和调整操作等,仅以简单的测定操作,例如对非正上方的车轮圆周上的另一点的位置测定就能够算出升降机必要移动量,并且能够预计到组装和调整工时的大幅降低等,实用性极为优异。
此外,在第二方面、第三方面所述的发明中,由于用于计算升降机必要移动量所需的测定值的测定也容易,此外该测定部也能够以简易的结构容易地实现,因此能够得到实用性更为优异的、划时代的车轮车床。
此外,在第四方面所述的发明中,由于用两个支承辊进行抬起,因此能够始终稳定性良好地进行抬起,特别是在第五方面所述的发明中,能够利用例如两个支承辊的轴间距离和各支承辊的半径等已知的尺寸值和另一点(车轮外缘)的位置的测定值来计算出包含了用两个支承辊进行抬起的情况下产生的误差的恰当的升降机必要移动量,在用两个支承辊进行抬起的结构的基础上,能够始终计算出恰当的升降机必要移动量并抬起至恰当的高度,能够得到更加划时代的车轮车床。
附图说明
图1是本实施例的抬起前的说明侧视图。
图2是示出本实施例的对抬起前的车轮的外缘进行测定的情况的说明俯视图。
图3是本实施例的抬起前的车轮外缘测定时的说明主视图(沿图2的A-A线的正剖视图)。
图4是本实施例的抬起升降机必要移动量以抬起至恰当高度的状态的说明侧视图。
图5是本实施例的在抬起升降机必要移动量以抬起至恰当高度的状态下使固定装置动作而将车轮固定于主轴的设置完成状态的说明侧视图。
图6是本实施例的概要结构说明图。
图7是示出本实施例的各已知的尺寸值和测定值的说明图。
标号说明
1:车轮;2:主轴;3:升降机装置;4:升降机控制装置;5:外缘位置测定部;6:升降机必要移动量运算部;7:支承辊;8:支承辊升降装置;H:升降机必要移动量;a:水平距离;b:(测定位置的)高度;c:(支承辊的)半径;2d:(支承辊的)轴间距离;h:(主轴中心的)高度。
具体实施方式
基于附图对优选的本发明的实施方式示出本发明的作用并简单地说明。
借助于必要的已知的尺寸值和通过外缘位置测定部5测定的所需最低限度的测定值,求得车轮1的外径(半径)和车轮1的轮轴中心距基准位置的高度,由此,利用升降机控制装置4的升降机必要移动量运算部6计算出使得主轴中心与轮轴中心达到一致的高度的车轮1的恰当的必要抬起量H(升降机必要移动量),并利用该升降机控制装置4控制升降机装置3动作,以将车轮1抬起由所述升降机必要移动量运算部6计算出的计算值即升降机必要移动量,由此使得主轴中心与轮轴中心始终自动地一致。
因此,通过利用升降机装置3将车轮1抬起计算值(升降机必要移动量H),该计算值(升降机必要移动量H)根据由外缘位置测定部5测定的车轮圆周上的一点的测定值和机械制造时的各部分的已知的尺寸值算得,由此,能够始终自动地将车轮1抬起至恰当位置而固定于主轴2,从而能够进行削正等,无需采用以往那样的从正上方同步地下降的验芯部,因而不存在正上方这样的限制,实现了上部空间的节省,并且无需同步结构,因此实现了装置的简单化和小型化等,此外也能够预计到组装和调整工时的大幅降低。
即,例如在利用两个支承辊7进行抬起的情况下,除了测定抬起前的主轴中心距基准位置的高度h之外,还测定两个支承辊7的轴间距离2d和支承辊7的半径c、以及另一点的测定值即车轮1的不是正上方而是侧部外缘的位置,由此能够求得车轮1的径(外径φD或半径R以及轮轴中心距基准位置的高度Y等,能够利用升降机控制装置4的升降机必要移动量运算部6将所述主轴中心的高度h与轮轴中心的高度Y的差H作为升降机必要移动量H而计算出来,并利用该升降机控制装置4控制升降机装置3的支承辊升降装置8来驱动两个支承辊7抬起升降机必要移动量H,这样的话,能够始终自动地将车轮1抬起至所述两中心一致的恰当位置。
此外,例如在测定该车轮1的圆周上的一点(侧部外缘的一点)的测定位置的情况下,预先将外缘位置测定部5以水平移动自如的方式设于预定高度b,通过使该外缘位置测定部5水平移动而以接触或者非接触的方式检测该高度b的外缘,从而测定该测定位置的高度b和该测定位置与轮轴中心的水平距离a。在该情况下,也可以构成为例如预先将该高度b作为已知的尺寸值输入而仅将该水平距离a作为测定值由外缘位置测定部5输出给升降机必要移动量运算部6,在该情况下,仅通过使外缘位置测定部5这样从侧方水平移动并在检测到外缘时测定该水平距离a即可(意味着可以测定水平移动量x而输出,水平距离a由所述运算部6计算,也可以将基于水平移动量x求得的水平距离a作为测定值输出),无需像以往那样将验芯部设于正上方并同步地进行动作,能够形成为极其简单的结构而以简单的操作进行测定,能够利用该测定值和已知的尺寸值自动计算出所述升降机必要移动量H,因此是能够进一步实现装置的简化、小型化、低成本化的结构,并且能够预计到组装和调整工时的大幅降低等,形成为实用性极为优异的具备验芯装置的车轮车床。
【实施例】
基于附图说明本发明的具体的实施例。
在本实施例中,主轴2以旋转自如的方式横向设置于主轴台,使该主轴中心与车轮1的轮轴中心一致地进行定心保持,并且在主轴2设置固定装置11,该固定装置11由按压车轮1以将车轮1固定于主轴2的按压固定部10(主轴座、尾座等)构成,并且在该开闭的各按压固定部10之间的下方设有升降机装置3,该升降机装置3抬起被导入的车轮1以使车轮上升至所述按压固定部10之间的恰当的高度(所述两中心一致的高度)。
在本实施例中,在地面铺设导入用的轨道9,使设于车轮轴12的左右的车轮1在该轨道9上滚动而导入升降机装置3上,并如上所述地利用升降机装置3将所述双方的车轮1抬起至轮轴中心与主轴中心一致的高度为止,闭合所述固定装置11的按压固定部10,进行定心保持并按压,从而构成为针对每个车轮轴12将双方的车轮1固定设置于主轴2。
即,本实施例构成为具备:升降机装置3,其支承并抬起车轮1;以及升降机控制装置4,其使该升降机装置3动作,以使所述车轮1上升升降机必要移动量H,该升降机必要移动量H是所述车轮1的轮轴中心移动到与所述主轴2的中心一致的高度的移动量。在本实施例中,该升降机装置3由支承各车轮1的各两个支承辊7和使所述支承辊7上升的支承辊升降装置8构成,并且构成为通过利用所述升降机控制装置4控制该支承辊升降装置8来使所述支承辊7上升,从而使所述车轮1上升所述升降机必要移动量H,并且构成为该升降机必要移动量H由所述升降机控制装置4的所述升降机必要移动量运算部6计算出来。
此外,该升降机控制装置4构成为具备:外缘位置测定部5,其测定所述车轮1的圆周上的侧部外缘的一点;以及升降机必要移动量运算部6,其根据所述外缘位置测定部5的测定值和用于算出所述车轮1的外径φD和所述车轮1的轮轴中心的高度h所需的已知的尺寸值来计算出所述升降机必要移动量H,该作为测量部的外缘位置测定部5由测定装置构成,该测定装置检测所述车轮1的非正上方的侧部外缘的一个测定位置的高度b和该测定位置距所述车轮1的轮轴中心的水平距离a。
具体来说,在本实施例中,所述升降机控制装置4构成为:所述外缘位置测定部5设置成相对于基准位置以预定高度b水平移动自如,该外缘位置测定部5通过检测所述车轮1的非正上方的所述预定高度b的侧部外缘,从而测定该测定位置在高度b上与所述轮轴中心相距的水平距离a,将该高度b作为所述已知的尺寸值并将所述水平距离a作为所述测定值输出到所述升降机必要移动量运算部6。
即,升降机必要移动量运算部6构成为:将升降机装置3的两个支承辊7的轴间距离2d(该轴间距离的1/2为d)、该支承辊7的半径c、所述主轴2的中心的高度h、还有所述外缘位置测定部5的测定位置的高度b作为所述已知的尺寸值,并将所述测定位置距所述轮轴中心的水平距离a作为外缘位置测定部5的测定值,通过运算式根据所述已知的尺寸值和测定值计算出所述升降机必要移动量H。
在本实施例中,将连结升降机装置3的支承辊7的中心的高度作为高度方向上的基准位置,本实施例的所述外缘位置测定部5设置有水平移动自如的测定部13,该测定部13能够如上所述地从该基准位置起在预定高度b检测外缘,并且构成为测定使该测定部13从侧方朝向车轮1移动并检测到外缘时的水平移动量,并且构成为基于该水平移动量x计算出从轮轴中心到该检测到的外缘的水平距离a,并将该水平距离a作为测定值输出到升降机必要移动量运算部6。
可以这样根据测定部13的水平移动量x求得水平距离a并输出,也可以以直接测定水平距离a的方式设定水平移动的基准位置,也可以输出该水平移动量x和与水平方向的基准位置相距的距离并利用升降机必要移动量运算部6计算出水平距离a,该测定值只要是与已知的尺寸值一起计算出升降机必要移动量H所需的、车轮1的圆周上的外缘位置的测定值即可。
此外,这样,外缘位置测定部5通过以水平移动自如的方式设置有所述测定部13,从而与在正上方设有同步下降的验芯部的现有结构相比能够以极为简单的结构实现,其测定也变得极为容易,不过,外缘位置测定部也可以构成为以沿上下方向移动自如的方式设置,将水平距离a作为已知的尺寸值并将根据上下方向的移动量得到的高度b作为测定值输出,在该情况下,形成为以沿上下方向移动自如的方式设置外缘位置测定部5的构造,不过由于无需设于正上方也无需同步地动作,因此与现有结构相比也能够充分地简化,也能够实现小型化和低成本化,并且还实现组装和调整工时的降低等。
此外,测定部13可以是接触式,也可以是非接触式。例如可以形成为这样的结构:作为非接触式的测定部设置的发光部和受光部之间被外缘遮挡从而对外缘进行非接触检测。
此外,接下来,对用本实施例的升降机必要移动量运算部6计算升降机必要移动量H的运算式的一个例子及其概要进行说明。
在本实施例中,将连结支承辊7的中心的高度作为基准位置,将从该基准位置到车轮1的轮轴中心的高度设为Y,将到主轴中心为止的高度设为h,由h-Y计算出的就是升降机必要移动量H。
如图7所示,该升降机必要移动量H的运算式为,当设
a:测定位置(b高度)距轮轴中心的水平距离(测定值)
b:测定位置的高度(外缘位置测定部5的水平移动高度)
c:支承辊7的半径
d:支承辊7的轴间距离的1/2(中心间距离的1/2)
R:未知的车轮半径
φD:未知的车轮直径
的时候,按照下述的运算概要,基于该运算概要组成运算程序,由此,驱动控制由伺服马达构成的升降机装置3(支承辊升降装置8)。
运算概要:
R2=a2+(y-b)2 ·····①
(y2+d2)=(R+c)2 ·····②
根据①,R2=a2+y2-2by+b2
根据②,y2=R2+2Rc+c2-d2
将②代入①,
对两边进行平方,
(-a2-b2-c2+d2-2Rc)2=4b2(R2+2Rc+c2-d2)
全部展开时,
右边=4b2R2+8b2cR+4b2c2-4b2d2
左边=(-a2-b2-c2+d2-2Rc)×(-a2-b2-c2+d2-2Rc)
=+a4+a2b2+a2c2-a2d2+2a2cR
+a2b2+b4+b2c2-b2d2+2b2cR
+a2c2+b2c2+c4-c2d2+2c3R
-a2d2-b2d2-c2d2+d4-2Rcd2
+2a2cR+2b2cR+2c3R-2cd2R+4R2c2
=+4c2R2+4a2cR+4b2cR-4cd2R+4c3R
+a4+b4+d4+d4+2a2b2+2a2c2-2a2d2+2b2c2-2b2d2-2c2d2
=+4c2R2+(4a2c+4b2c-4cd2+4c3)R
+a4+b4+c4+d4+2a2b2+2a2c2-2a2d2+2b2c2-2b2d2-2c2d2
归纳左边和右边,
+4c2R2+(4a2c+4b2c-4cd2+4c3)R
+a4+b4+c4+d4+2a2b2+2a2c2-2a2d2+2b2c2-2b2d2-2c2d2
-4b2R2-8b2cR-4b2c2+4b2d2=0
+4(c2-b2)R2+4c(a2+c2-b2-d2)R
+a4+b4+d4+d4+2a2b2+2a2c2-2a2d2-2b2c2+2b2d2-2c2d2=0
设AR2+BR+C=0,则
A=4(c2-b2)
B=4c(a2+c2-b2-d2)
C=(a2+b2)2+(c2+d2)2+2{a2(c2-d2)+b2(-c2+d2)}
将此代入解的公式,
根据 求得,
在求从支承辊中心到轮轴中心的距离Y时,
根据
利用H=h-Y求得要计算出的升降机必要移动量H。
另外,本发明并不限于本实施例,可以适当设计各构成要素的具体的结构。
Claims (5)
1.一种车轮车床,该车轮车床抬起车轮,以使轮轴中心与主轴的中心对齐而固定,对车轮进行切削或者削正,该车轮车床的特征在于,
该车轮车床具备:
升降机装置,该升降机装置抬起所述车轮;以及
升降机控制装置,该升降机控制装置使该升降机装置动作,以使所述车轮上升升降机必要移动量,该升降机必要移动量是所述车轮的轮轴中心移动到与所述主轴的中心一致的高度的移动量,
该升降机控制装置具备:
外缘位置测定部,该外缘位置测定部测定所述车轮的外缘的一点;以及
升降机必要移动量运算部,该升降机必要移动量运算部根据该外缘位置测定部的测定值和用于计算出所述车轮的外径或所述车轮的轮轴中心的高度所需的已知的尺寸值来计算所述升降机必要移动量。
2.根据权利要求1所述的车轮车床,其特征在于,
所述外缘位置测定部由测定装置构成,该测定装置检测所述车轮的非正上方的侧部外缘的一个测定位置的高度、和该测定位置距所述车轮的轮轴中心的水平距离。
3.根据权利要求2所述的车轮车床,其特征在于,
所述升降机控制装置构成为:
所述外缘位置测定部设置成相对于基准位置以预定高度水平移动自如,通过由该外缘位置测定部检测所述车轮的非正上方的所述预定高度的车轮圆周上的一点,从而测定该测定位置在所处高度上与所述轮轴中心相距的水平距离,将该高度和水平距离这双方的值作为所述测定值,或者将所述一方的高度作为所述已知的尺寸值并将所述另一方的水平距离作为所述测定值而输出到所述升降机必要移动量运算部来算出所述升降机必要移动量。
4.根据权利要求1~3中的任一项所述的车轮车床,其特征在于,
所述升降机装置由支承所述车轮的两个支承辊和使所述支承辊上升而将所述车轮抬起的支承辊升降装置构成,并且构成为利用所述升降机控制装置控制该支承辊升降装置,通过使所述支承辊上升来使所述车轮上升所述升降机必要移动量,该升降机必要移动量由所述升降机控制装置的所述升降机必要移动量运算部计算出来。
5.根据权利要求4所述的车轮车床,其特征在于,
所述升降机必要移动量运算部构成为:
将所述升降机装置的所述两个支承辊的轴间距离和所述支承辊的半径、所述主轴的中心的高度、或者还有所述外缘位置测定部的测定位置的高度和该测定位置距所述轮轴中心的水平距离中的任一方的值作为所述已知的尺寸值,并将所述测定位置的高度和该测定位置距所述轮轴中心的水平距离这双方或者任一方作为外缘位置测定部的测定值,通过运算式根据该已知的尺寸值和测定值计算出所述升降机必要移动量。
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